表面光电压法（）

Bardeen和Brattain在1953年首次描述了SPV技术；1955年Garret和Brattain提出了当光照在半导体上，半导体表面势垒将发生变化的基本理论；同年，Moss考虑了表面光电压测量中光生载流子的扩散，称为“光电压”和“光伏效应”。1956年，Brattain和Garret在连续光照的情况下首次使用了“Surface Photovoltage”的名称；而Morrison利用斩波光照来容性检测电压。利用SPV来测量少子扩散长度，分别由Moss于1955年、Johnson于1957年、Quilliet和Gosar于1960年和Goodman于1961年提出。由于Goodman的工作，SPV方法首次大规模地在半导体工业中应用。利用高扩散长度的样品放入待鉴定的熔炉中，加热后测量样品的扩散长度来决定熔炉的清洁度。表面光电压法可以无损检测硅多晶硅块、抛光片和外延片的少数载流子扩散长度及其在表面各点的分布，而且可以对成品的太阳能电池基体材料的少数载流子扩散长度进行测试。此法测试设备简单，对于电阻率在0．1～50Ω·cm之间的N型和P型样品，短至2ns的少子寿命也可以测量。这也是ASTM认可的标准测试少子寿命的方法。表面光电压法的原理如下：一束平行光照射到硅片表面，在硅材料内部产生大量电子—空穴对。由于表面处晶格发生中断，在表面处形成表面势，光注入产生的过剩电子―空穴对受表面势影响，发生分离，从而建立表面光电压。一般认为，它是表面非平衡载流子浓度的函数，通过数学公式推导可以换算为少子的扩散长度和少子寿命。

图8－6　表面光电压法测少子寿命

表面光电压法的优点在于测得的扩散长度值与表面复合无关（仅限于小注入情况），因此不需要对样品进行任何表面处理。同时测试结果不受陷阱效应的影响。但它的缺点在于：①样品的厚度必须四倍于少子的扩散长度；②样品必须处于低注入水平。但一些文献对扩散长度大于样品厚度的情况也进行了探讨，使表面光电压法的适用范围得到了推广。